ขดลวดสเตเตอร์และโรเตอร์ของเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ

ขดลวดของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) — ชุดของขดลวดหรือขดลวดที่อยู่ในทางใดทางหนึ่งและเชื่อมต่อซึ่งออกแบบมาเพื่อสร้างหรือใช้สนามแม่เหล็กหรือเพื่อให้ได้ค่าความต้านทานของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) ที่กำหนด ของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) — ขดลวดของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) หรือบางส่วนที่ทำขึ้นเป็นหน่วยโครงสร้างแยกต่างหาก (GOST 18311-80)

บทความนี้บอกเกี่ยวกับอุปกรณ์ของขดลวดสเตเตอร์และโรเตอร์ของเครื่องจักรไฟฟ้าที่มีกระแสสลับ

การจัดเรียงเชิงพื้นที่ของขดลวดสเตเตอร์:

โรเตอร์กรงกระรอก:

สเตเตอร์ที่มีช่องสิบสองช่องซึ่งแต่ละช่องวางสายหนึ่งเส้นจะแสดงเป็นแผนผังในรูปที่ 1, ก. การเชื่อมต่อระหว่างตัวนำที่ควั่นจะถูกระบุเพียงหนึ่งในสามเฟสเท่านั้น จุดเริ่มต้นของเฟส A, B, C ของขดลวดถูกทำเครื่องหมาย C1, C2, C3; สิ้นสุด — C4, C5, C6ส่วนของขดลวดที่วางในช่อง (ส่วนที่ใช้งานของขดลวด) จะแสดงในรูปของแท่งตามอัตภาพและการเชื่อมต่อระหว่างสายในร่อง (การเชื่อมต่อปลาย) จะแสดงเป็นเส้นทึบ

แกนสเตเตอร์มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกกลวงซึ่งเป็นปึกหรือชุดของปึก (คั่นด้วยท่อระบายอากาศ) ทำด้วยแผ่นเหล็กไฟฟ้า สำหรับเครื่องจักรขนาดเล็กและขนาดกลาง แต่ละแผ่นจะถูกประทับตราเป็นรูปวงแหวนที่มีร่องตามเส้นรอบวงด้านใน ในรูป 1, b, แผ่นสเตเตอร์ที่มีร่องของรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งที่ใช้

ข้าว. 1. ตำแหน่งของขดลวดในช่องของสเตเตอร์และการกระจายของกระแสในสายไฟ

ให้ค่าทันทีของ iA ปัจจุบันของเฟสแรก ณ เวลาใดเวลาหนึ่งเป็นค่าสูงสุด และกระแสจะถูกส่งจากจุดเริ่มต้นของเฟส C1 ไปยังจุดสิ้นสุดของ C4 เราจะถือว่ากระแสนี้เป็นบวก

การพิจารณากระแสชั่วขณะในเฟสเป็นการฉายภาพเวกเตอร์หมุนบนแกนคงที่ ON (รูปที่ 1, c) เราพบว่ากระแสของเฟส B และ C ในช่วงเวลาที่กำหนดนั้นเป็นค่าลบนั่นคือพวกมันจะถูกกำกับ จากจุดสิ้นสุดของขั้นตอนจนถึงจุดเริ่มต้น

ให้เราติดตามในรูป 1d การก่อตัวของสนามแม่เหล็กหมุน ในขณะที่เป็นปัญหา กระแสของเฟส A จะถูกส่งจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุด นั่นคือถ้าในสาย 1 และ 7 ปล่อยเราออกนอกระนาบของภาพวาด จากนั้นในสาย 4 และ 10 จะไปด้านหลังระนาบ ของภาพวาดให้เรา (ดูรูปที่ 1, a และ d)

ในเฟส B กระแส ณ เวลานี้ผ่านจากจุดสิ้นสุดของเฟสไปยังจุดเริ่มต้นเมื่อเชื่อมต่อสายไฟของเฟสที่สองตามตัวอย่างแรกจะได้ว่ากระแสของเฟส B ผ่านสาย 12, 9, 6, 3; ในเวลาเดียวกันผ่านสาย 12 และ 6 กระแสทำให้เราอยู่นอกระนาบของภาพวาดและผ่านสาย 9 และ 3 ถึงเรา เราได้ภาพการกระจายของกระแสในเฟส C โดยใช้ตัวอย่างจากเฟส B

ทิศทางของกระแสน้ำแสดงในรูป 1, ง; เส้นประแสดงเส้นสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสสเตเตอร์ ทิศทางของเส้นถูกกำหนดโดยกฎของสกรูมือขวา จะเห็นได้จากรูปที่สายไฟประกอบด้วยสี่กลุ่มที่มีทิศทางกระแสเดียวกันและจำนวนขั้ว 2p ของระบบแม่เหล็กคือสี่ บริเวณของสเตเตอร์ที่เส้นแม่เหล็กออกจากสเตเตอร์คือขั้วเหนือและบริเวณที่เส้นแม่เหล็กเข้าสู่สเตเตอร์คือขั้วใต้ ส่วนโค้งของวงกลมสเตเตอร์ที่มีขั้วหนึ่งเรียกว่าการแยกขั้ว

สนามแม่เหล็กที่จุดต่างๆ บนเส้นรอบวงของสเตเตอร์นั้นแตกต่างกัน รูปแบบของการกระจายสนามแม่เหล็กตามเส้นรอบวงของสเตเตอร์จะถูกทำซ้ำเป็นระยะ ๆ ผ่านการแยกสองขั้วแต่ละครั้ง มุมโค้ง 2 ถ่ายเป็น 360 องศาไฟฟ้า เนื่องจากมีการแบ่งขั้วคู่ p รอบเส้นรอบวงของสเตเตอร์ 360 องศาเรขาคณิตเท่ากับ 360p องศาไฟฟ้า และหนึ่งองศาเรขาคณิตเท่ากับ p องศาไฟฟ้า

ในรูป 1d แสดงเส้นแม่เหล็กในช่วงเวลาคงที่ หากเราดูภาพของสนามแม่เหล็กเป็นเวลาหลาย ๆ ช่วงเวลาติดต่อกัน เราสามารถแน่ใจได้ว่าสนามแม่เหล็กนั้นหมุนด้วยความเร็วคงที่

มาหาความเร็วรอบของสนามกันหลังจากเวลาเท่ากับครึ่งหนึ่งของกระแสสลับ ทิศทางของกระแสทั้งหมดจะกลับด้าน เนื่องจากขั้วแม่เหล็กจะกลับด้าน กล่าวคือ ในช่วงครึ่งเวลาที่สนามแม่เหล็กหมุนด้วยเศษเสี้ยวของการปฏิวัติ ความเร็วรอบของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ เช่น ความเร็วซิงโครนัส คือ (เป็นรอบต่อนาที)

จำนวน p ของคู่เสาสามารถเป็นจำนวนเต็มได้เท่านั้น ดังนั้นที่ความถี่ เช่น 50 Hz ความเร็วซิงโครนัสจะเท่ากับ 3000 1500; 1,000 รอบต่อนาที เป็นต้น

ข้าว. 2. แผนภาพรายละเอียดของขดลวดชั้นเดียวสามเฟส

ขดลวดของเครื่องกระแสสลับสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

1) รีลต่อรีล;

2) แกนกลาง;

3) พิเศษ;

ขดลวดพิเศษประกอบด้วย:

(ก) ไฟฟ้าลัดวงจรแบบกรงกระรอก

b) ขดลวดของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสโดยสลับเป็นจำนวนขั้วที่แตกต่างกัน

c) ขดลวดของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีการเชื่อมต่อป้องกัน ฯลฯ

นอกเหนือจากส่วนข้างต้นแล้ว คอยล์ยังมีคุณสมบัติอื่นๆ อีกหลายประการ ได้แก่:

1) โดยธรรมชาติของการดำเนินการ — ด้วยตนเอง มีลวดลาย และกึ่งมีลวดลาย

2) ตามตำแหน่งในร่อง - ชั้นเดียวและสองชั้น

3) ตามจำนวนช่องต่อเสาและเฟส — ขดลวดที่มีจำนวนเต็ม q ช่องต่อเสาและเฟสและขดลวดที่มีจำนวนเศษส่วน q

ขดลวดเป็นวงจรที่เกิดจากสายไฟสองเส้นต่ออนุกรมกัน ส่วนหรือขดลวดเป็นชุดของการหมุนที่เชื่อมต่อเป็นชุดซึ่งอยู่ในสองช่องและมีฉนวนทั่วไปจากตัวเครื่อง

ส่วนมีสองด้านที่ใช้งานอยู่ ด้านซ้ายที่ใช้งานเรียกว่าจุดเริ่มต้นของส่วน (ขดลวด) และด้านขวาเรียกว่าจุดสิ้นสุดของส่วน ระยะห่างระหว่างด้านที่ใช้งานของส่วนนี้เรียกว่าระยะพิทช์ของส่วน สามารถวัดได้จากจำนวนง่ามหรือในส่วนของการแบ่งขั้ว

ระยะพิทช์ของส่วนนี้เรียกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางหากเท่ากับส่วนโพลและตัดให้สั้นลงหากน้อยกว่าส่วนโพล เนื่องจากระยะพิทช์ของส่วนไม่มากกว่าส่วนโพล

ปริมาณคุณลักษณะที่กำหนดการทำงานของขดลวดคือจำนวนช่องต่อเสาและเฟส เช่น จำนวนช่องที่ใช้โดยขดลวดของแต่ละเฟสภายในการแบ่งขั้วเดียว:

โดยที่ z คือจำนวนช่องสเตเตอร์

ขดลวดที่แสดงในรูป 1, a, มีข้อมูลดังต่อไปนี้:

แม้แต่สำหรับขดลวดที่ง่ายที่สุดนี้ การวาดเชิงพื้นที่ของสายไฟและการเชื่อมต่อก็ดูซับซ้อน ดังนั้นมันจึงมักจะถูกแทนที่ด้วยไดอะแกรมแบบขยาย โดยที่สายไฟที่คดเคี้ยวไม่ได้แสดงบนพื้นผิวทรงกระบอก แต่อยู่บนระนาบ (รูปทรงกระบอก พื้นผิวที่มีร่องและขดลวด "คลี่ » ในระนาบ) ในรูป 2 เป็นแผนภาพโดยละเอียดของขดลวดสเตเตอร์ที่พิจารณา

ในรูปก่อนหน้า เพื่อความง่าย แสดงให้เห็นว่าส่วนหนึ่งของเฟส A ของขดลวดที่อยู่ในช่อง 1 และ 4 ประกอบด้วยสายไฟเพียงสองเส้น นั่นคือ หนึ่งรอบ ในความเป็นจริงแต่ละส่วนของขดลวดที่ตกลงบนเสาเดียวประกอบด้วยการหมุนของ w นั่นคือในแต่ละคู่ของร่อง w มีการวางสายไฟรวมกันเป็นขดลวดเดียว ดังนั้นเมื่อทำการบายพาสตามโครงร่างเพิ่มเติม เช่น เฟส A ของสล็อต 1 จำเป็นต้องบายพาสสล็อต 1 และ 4 w ครั้งก่อนที่จะย้ายไปที่สล็อต 7 ระยะห่างระหว่างด้านข้างของทางเลี้ยวของขั้นตอนที่คดเคี้ยวหรือคดเคี้ยว , y แสดงในรูปที่ 1, ง; มักจะแสดงเป็นจำนวนช่อง

ข้าว. 3. เครื่องป้องกันแบบอะซิงโครนัส

แสดงในรูปขดลวดสเตเตอร์ 1 และ 2 เรียกว่าชั้นเดียวเนื่องจากพอดีกับแต่ละร่องในชั้นเดียวในการวางส่วนหน้าตัดกันในระนาบพวกเขาจะงอบนพื้นผิวที่แตกต่างกัน (รูปที่ 2, b) ขดลวดชั้นเดียวทำด้วยขั้นตอนเท่ากับการแยกขั้ว (รูปที่ 2, a) หรือขั้นตอนนี้เท่ากับค่าเฉลี่ยของการแยกขั้วสำหรับขดลวดที่แตกต่างกันในเฟสเดียวกัน ถ้า y> 1 y< 1... ในทุกวันนี้ขดลวดสองชั้นเป็นเรื่องปกติมากขึ้น

จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของขดลวดสามเฟสแต่ละเฟสจะแสดงบนแผงเครื่องซึ่งมีที่หนีบหกตัว (รูปที่ 3) สายสามเส้นของเครือข่ายสามเฟสเชื่อมต่อกับขั้วต่อด้านบน C1, C2, SZ (จุดเริ่มต้นของเฟส) แคลมป์ด้านล่าง C4, C5, C6 (ส่วนปลายของเฟส) เชื่อมต่อกับจุดเดียวโดยมีจัมเปอร์แนวนอนสองตัว หรือแคลมป์แต่ละตัวเชื่อมต่อกับจัมเปอร์แนวตั้งโดยให้แคลมป์ด้านบนอยู่เหนือ

ในกรณีแรก สามเฟสของสเตเตอร์สร้างการเชื่อมต่อแบบดาว ในส่วนที่สอง - การเชื่อมต่อแบบเดลต้า ตัวอย่างเช่นหากสเตเตอร์หนึ่งเฟสได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้า 220 V ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายที่มอเตอร์เชื่อมต่อจะต้องเป็น 220 V หากสเตเตอร์เชื่อมต่อกับเดลต้า เมื่อเชื่อมต่อกับดาว แรงดันไฟฟ้าของเส้นกริดควรเป็น

เมื่อสเตเตอร์เชื่อมต่อกับดาว ลวดที่เป็นกลางจะไม่ได้รับพลังงานเนื่องจากมอเตอร์เป็นโหลดที่สมมาตรกับเครือข่าย

โรเตอร์ของเครื่องเหนี่ยวนำทำจากแผ่นเหล็กหุ้มฉนวนไฟฟ้าประทับบนเพลาหรือบนโครงสร้างรองรับพิเศษ ระยะห่างในแนวรัศมีระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้แน่ใจว่ามีความต้านทานต่ำในเส้นทางของฟลักซ์แม่เหล็กที่ทะลุทะลวงทั้งสองส่วนของเครื่องจักร

ช่องว่างที่เล็กที่สุดที่อนุญาตโดยข้อกำหนดทางเทคโนโลยีคือตั้งแต่หนึ่งในสิบของมิลลิเมตรถึงหลายมิลลิเมตร ขึ้นอยู่กับกำลังและขนาดของเครื่อง ตัวนำของขดลวดโรเตอร์อยู่ในช่องตามแนวโรเตอร์ที่ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวโดยตรง เพื่อให้แน่ใจว่าขดลวดโรเตอร์สัมผัสกับสนามหมุนมากที่สุด

เครื่องเหนี่ยวนำผลิตด้วยใบพัดทั้งแบบเฟสและแบบกรงกระรอก

ข้าว. 4. เฟสโรเตอร์

เฟสโรเตอร์มักจะมีขดลวดสามเฟสซึ่งทำเหมือนขดลวดสเตเตอร์ที่มีจำนวนขั้วเท่ากัน ขดลวดเชื่อมต่อเป็นรูปดาวหรือเดลต้า ปลายทั้งสามของขดลวดนำไปสู่วงแหวนกันลื่นสามอันซึ่งหมุนไปพร้อมกับเพลาของเครื่องจักร ผ่านแปรงที่ติดตั้งบนส่วนที่อยู่กับที่ของเครื่องและการเลื่อนบนวงแหวนลื่น รีโอสแตตเริ่มต้นหรือควบคุมแบบสามเฟสจะเชื่อมต่อกับโรเตอร์ นั่นคือ ความต้านทานแบบแอคทีฟจะถูกป้อนเข้าในแต่ละเฟสของโรเตอร์ มุมมองภายนอกของเฟสโรเตอร์แสดงในรูปที่ 4 มองเห็นวงแหวนสลิปสามวงที่ปลายด้านซ้ายของเพลา มีการใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีโรเตอร์แบบพันซึ่งจำเป็นต้องมีการควบคุมความเร็วของกลไกขับเคลื่อนอย่างราบรื่นรวมถึงการสตาร์ทมอเตอร์บ่อยครั้งภายใต้ภาระ

การออกแบบโรเตอร์กรงกระรอกนั้นง่ายกว่าเฟสโรเตอร์มาก สำหรับการออกแบบอย่างใดอย่างหนึ่งในรูปที่ 5a แสดงรูปร่างของแผ่นที่ใช้ประกอบแกนโรเตอร์ ในกรณีนี้ รูที่อยู่ใกล้กับเส้นรอบวงด้านนอกของแผ่นงานแต่ละแผ่นจะก่อตัวเป็นช่องตามยาวในแกนกลาง อลูมิเนียมถูกเทลงในช่องเหล่านี้หลังจากแข็งตัวแล้วจะมีการสร้างแท่งนำไฟฟ้าตามยาวขึ้นในโรเตอร์ที่ปลายทั้งสองของโรเตอร์ มีการหล่อวงแหวนอะลูมิเนียมพร้อมกัน ซึ่งจะทำให้แท่งอะลูมิเนียมลัดวงจร ระบบการนำไฟฟ้าที่เกิดนั้นเรียกว่าเซลล์กระรอก

ข้าว. 5. โรเตอร์เซลล์กระรอก

โรเตอร์กรงแสดงในรูปที่ 5 B. ที่ส่วนปลายของโรเตอร์ สามารถมองเห็นใบพัดระบายอากาศพร้อมกับวงแหวนข้อต่อแบบสั้น ในกรณีนี้ ช่องจะถูกเอียงด้วยส่วนหนึ่งตามแนวโรเตอร์ กรงกระรอกนั้นเรียบง่ายไม่มีหน้าสัมผัสเลื่อน ดังนั้นมอเตอร์กรงกระรอกแบบอะซิงโครนัสสามเฟสจึงมีราคาถูกที่สุด ง่ายที่สุด และเชื่อถือได้มากที่สุด พวกเขาเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด